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Efeitos plasmônicos e não-lineares em grafeno acoplado a guias de onda ópticos

Processo: 15/11779-4
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de outubro de 2015 - 30 de setembro de 2019
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
Pesquisador responsável:Christiano José Santiago de Matos
Beneficiário:Christiano José Santiago de Matos
Instituição-sede: Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia (MackGrafe). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). Instituto Presbiteriano Mackenzie. São Paulo, SP, Brasil
Pesquisadores principais:Eunezio Antonio de Souza ; Hugo Luis Fragnito
Pesq. associados:Dario Andres Bahamon Ardila ; Lúcia Akemi Miyazato Saito ; Rafael Euzebio Pereira de Oliveira
Bolsa(s) vinculada(s):19/01807-1 - Deposição controlada de materiais 2D e produção de heteroestruturas, BP.IC
18/19736-0 - Automação do laboratório de fotônica do MackGraphe: criação de uma biblioteca de rotinas de controle, BP.TT
17/20100-0 - Espectroscopia de efeitos excitônicos e multi-corpos em materiais bidimensionais, BP.PD
+ mais bolsas vinculadas 17/22759-0 - Automação do laboratório de fotônica do MackGraphe: criação de uma biblioteca de rotinas de controle, BP.TT
17/12446-4 - Automação e controle por software de experimentos para ablação laser de grafeno, BP.TT
16/23290-2 - Estruturas capacitoras de grafeno e nanopartículas dielétricas para dopagem de grafeno, BP.IC
16/20996-1 - Automação e controle por software de experimentos para ablação laser de grafeno, BP.TT - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Fibra óptica  Grafenos  Fotônica  Óptica não linear  Plasmons 

Resumo

Este projeto está sendo submetido na linha Projetos Temáticos por orientação da Coordenação de Área da FAPESP, e consiste no mesmo projeto previamente submetido e bem avaliado na linha Jovens Pesquisadores [processo no 2012/18400-2]. Não há qualquer alteração no orçamento e pequenas adequações do texto foram feitas apenas nesta folha de rosto e na seção 6 (marcadas em azul). A equipe foi atualizada apenas para refletir o pessoal (bolsistas) disponíveis atualmente. Quanto à documentação necessária, foram apenas atualizadas a súmula curricular, a descrição do parque de equipamentos e da infraestrutura disponível, e a descrição de auxílios anteriores, além dos formulários. A proposta aqui apresentada visa a estudar efeitos plasmônicos e efeitos ópticos não-lineares, obtidos em grafeno e outros cristais bidimensionais, excitados e observados a partir de guias de onda ópticos. Dois tipos de guias serão abordados: fibras ópticas e guias de onda integrados em substratos planares. Os cristais bidimensionais serão incorporados à estrutura de guia de onda de duas maneiras: deposição em superfície próxima ao núcleo ou introdução em canais microfluidicos dos cristais em suspensão. No caso de deposição, fibras ópticas com perfil transversal em "D" e guias de onda em substratos planares serão utilizados. Já no caso de cristais bidimensionais em suspensão, fibras ópticas microestruturadas serão utilizadas. Para aumento da eficiência de efeitos plasmônicos e de efeitos ópticos não-lineares, nanopartículas metálicas poderão ser depositadas sobre o grafeno. Além disso, métodos de dopagem, para o deslocamento do nível de Fermi do grafeno, e de padronização serão estudados, visando ao ajuste das propriedades plasmônicas e ópticas. Os guias de onda resultantes contribuirão para um melhor entendimento da interação da luz guiada com os nanomateriais estudados, além de apresentarem um imenso potencial tecnológico para o desenvolvimento de dispositivos para telecomunicações, processamento de sinais e sensoriamento. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Mackgraphe investiga propriedades do Fósforo Negro 
Físicos descobrem vibrações inesperadas em nanomaterial 
Matéria(s) publicada(s) na Revista Pesquisa FAPESP sobre o auxílio:
Superpropriedades em 2D 
Físicos descobrem vibrações inesperadas em nanomaterial 

Publicações científicas (17)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
GEROSA, RODRIGO M.; STEINBERG, DAVID; NAGAOKA, DANILO A.; ZAPATA, JUAN D.; DOMINGUES, SERGIO H.; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Liquid phase exfoliated black phosphorus and reduced graphene oxide polymer-based saturable absorbers fabrication using the droplet method for mode-locking applications. OPTICS AND LASER TECHNOLOGY, v. 106, p. 107-112, OCT 2018. Citações Web of Science: 1.
VIANNA, PILAR G.; GRASSESCHI, DANIEL; DOMINGUES, SERGIO H.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Real-time optofluidic surface-enhanced Raman spectroscopy based on a graphene oxide/gold nanorod nanocomposite. Optics Express, v. 26, n. 18, p. 22698-22708, SEP 3 2018. Citações Web of Science: 1.
KESSLER, FELIPE; MUNOZ, PABLO A. R.; PHELAN, CIARAN; ROMANI, ERIC C.; LARRUDE, DUNIESKYS R. G.; FREIRE JUNIOR, FERNANDO L.; DE SOUZA, EUNEZIO A. THOROH; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; FECHINE, GUILHERMINO J. M. Direct dry transfer of CVD graphene to an optical substrate by in situ photo-polymerization. Applied Surface Science, v. 440, p. 55-60, MAY 15 2018. Citações Web of Science: 1.
STEINBERG, DAVID; DIEGO ZAPATA, JUAN; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Mechanically Exfoliated Graphite Onto D-Shaped Optical Fiber for Femtosecond Mode-Locked Erbium-Doped Fiber Laser. Journal of Lightwave Technology, v. 36, n. 10, p. 1868-1874, MAY 15 2018. Citações Web of Science: 3.
GIL-MOLINA, A.; PEREZ-RAMIREZ, A.; RAMIREZ, J. C.; GABRIELLI, L. H.; FRAGNITO, H. L. Shift of zero-dispersion wavelength in bent optical fibers. Optics Express, v. 26, n. 6, p. 6700-6714, MAR 19 2018. Citações Web of Science: 0.
STEINBERG, DAVID; GEROSA, RODRIGO M.; PELLICER, FERNANDA N.; ZAPATA, JUAN D.; DOMINGUES, SERGIO H.; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. Graphene oxide and reduced graphene oxide as saturable absorbers onto D-shaped fibers for sub 200-fs EDFL mode-locking. OPTICAL MATERIALS EXPRESS, v. 8, n. 1, p. 144-156, JAN 1 2018. Citações Web of Science: 10.
RIBEIRO, HENRIQUE B.; PIMENTA, MARCOS A.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Raman spectroscopy in black phosphorus. Journal of Raman Spectroscopy, v. 49, n. 1, SI, p. 76-90, JAN 2018. Citações Web of Science: 14.
ALDAYA, I.; GIL-MOLINA, A.; PITA, J. L.; GABRIELLI, L. H.; FRAGNITO, H. L.; DAINESE, P. Nonlinear carrier dynamics in silicon nano-waveguides. OPTICA, v. 4, n. 10, p. 1219-1227, OCT 20 2017. Citações Web of Science: 7.
GRASSESCHI, D.; BAHAMON, D. A.; MAIA, F. C. B.; CASTRO NETO, A. H.; FREITAS, R. O.; DE MATOS, C. J. S. Oxygen impact on the electronic and vibrational properties of black phosphorus probed by synchrotron infrared nanospectroscopy. 2D MATERIALS, v. 4, n. 3 SEP 2017. Citações Web of Science: 6.
ETCHEVERRY, SEBASTIAN; ARAUJO, LEONARDO F.; DA COSTA, GREICE K. B.; PEREIRA, JOAO M. B.; CAMARA, ALEXANDRE R.; NACIRI, JAWAD; RATNA, BANAHALLI R.; HERNANDEZ-ROMANO, IVAN; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; CARVALHO, ISABEL C. S.; MARGULIS, WALTER; FONTANA, JAKE. Microsecond switching of plasmonic nanorods in an all-fiber optofluidic component. OPTICA, v. 4, n. 8, p. 864-870, AUG 20 2017. Citações Web of Science: 6.
AIUB, EDUARDO J.; STEINBERG, DAVID; THOROH DE SOUZA, EUNEZIO A.; SAITO, LUCIA A. M. 200-fs mode-locked Erbium-doped fiber laser by using mechanically exfoliated MoS2 saturable absorber onto D-shaped optical fiber. Optics Express, v. 25, n. 9, p. 10546-10552, MAY 1 2017. Citações Web of Science: 17.
WOODWARD, R. I.; MURRAY, R. T.; PHELAN, C. F.; DE OLIVEIRA, R. E. P.; RUNCORN, T. H.; KELLEHER, E. J. R.; LI, S.; DE OLIVEIRA, E. C.; FECHINE, G. J. M.; EDA, G.; DE MATOS, C. J. S. Characterization of the second- and third-order nonlinear optical susceptibilities of monolayer MoS2 using multiphoton microscopy. 2D MATERIALS, v. 4, n. 1 MAR 2017. Citações Web of Science: 40.
RODRIGUES, MANUEL J. L. F.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; HO, YI WEI; PEIXOTO, HELDER; DE OLIVEIRA, RAFAEL E. P.; WU, HSIN-YU; CASTRO NETO, ANTONIO H.; VIANA-GOMES, JOSE. Resonantly Increased Optical Frequency Conversion in Atomically Thin Black Phosphorus. Advanced Materials, v. 28, n. 48, p. 10693+, DEC 28 2016. Citações Web of Science: 18.
RIBEIRO, H. B.; VILLEGAS, C. E. P.; BAHAMON, D. A.; MURACA, D.; CASTRO NETO, A. H.; DE SOUZA, E. A. T.; ROCHA, A. R.; PIMENTA, M. A.; DE MATOS, C. J. S. Edge phonons in black phosphorus. NATURE COMMUNICATIONS, v. 7, JUL 2016. Citações Web of Science: 22.
VIANNA, PILAR G.; GRASSESCHI, DANIEL; COSTA, GREICE K. B.; CARVALHO, ISABEL C. S.; DOMINGUES, SERGIO H.; FONTANA, JAKE; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Graphene Oxide/Gold Nanorod Nanocomposite for Stable Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. ACS PHOTONICS, v. 3, n. 6, p. 1027-1035, JUN 2016. Citações Web of Science: 21.
ZAPATA, J. D.; STEINBERG, D.; SAITO, L. A. M.; DE OLIVEIRA, R. E. P.; CARDENAS, A. M.; THOROH DE SOUZA, E. A. Efficient graphene saturable absorbers on D-shaped optical fiber for ultrashort pulse generation. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, FEB 9 2016. Citações Web of Science: 35.
DE OLIVEIRA, RAFAEL E. P.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S. Graphene Based Waveguide Polarizers: In-Depth Physical Analysis and Relevant Parameters. SCIENTIFIC REPORTS, v. 5, NOV 19 2015. Citações Web of Science: 29.

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